相移器件的制作方法
【專利說明】相移器件
[0001] 本發明涉及具有至少一個可調諧部件的相移器件。此相移是頻率無關(相移器)或 頻率相關(可變延遲線）的。
[0002] 用于無線電通信的可用頻譜中的不足和對于在較小體積中的更多功能性的要求 增加了對可重配置部件的需求。在下文中射頻（RF)意指在約3kHz至300GHz范圍內的振 蕩率，其對應于承載和傳送無線電信號的交流電和無線電波的頻率。取決于器件要求，存在 用于例如半導體、MEMS或可調諧電介質之類的相移器件以設計靈活的RF部件的不同的可 能解決方案。
[0003] 相移器件是用于可重配置電子束控制天線的關鍵元件中的一個。
【背景技術】
[0004] 從現有技術中引用以下文獻作為上述相移器件的示例： 1. 美國專利US8, 305, 259B2 2. 美國專利US8, 022, 861B2 3. 美國專利US8, 013, 688B2 4. PCT專利申請TO2012/123072A1 5. 美國專利申請US2009/0302976A1 6. F.Goelden、A.Gaebler、M.Goebel、A.Manabe、S.Mueller以及R.Jakoby《用 于微波頻率的可調諧液晶相移器》，Ze?ers，第45卷，第13期，第686-687頁， 2009 年 7. 0·H.Karabey、F.Goelden、A.Gaebler、S.Strunck以及R.Jakoby，《用于微 波應用的可調諧5加載線相移器》，inProc.IEEEMTT-SInt.MicrowaveSymp.Digest (MTT)，2011 年，第 1-4 頁 8. 美國專利申請US5,936,484A 9. 日本專利申請JP2003/008310A 10. OnurHamzaKarabey等，《通過使用基于液晶的可調諧可變延遲線的連續極化靈 活天線》，IEEE，第61卷，第1期，2013年1月1日，第70-76頁，ISSN: 0018-926X 11. 美國專利申請US2009/073332A1。
[0005] 諸如相移器件之類的微波部件可以由微帶線形成。微帶線是一種電平面傳輸線， 其可以使用印刷電路板技術來制造。其由導電帶狀電極組成，所述導電帶狀電極由被稱為 襯底的電介質層與平面接地電極分離。
[0006] 如在[1，3]中，襯底可以由液晶聚合物（LCP)形成。然而，LCP材料相對于該材料 的相對介電常數是不可調諧的。因此，由于缺少與可調諧RF器件的配置相關的可調諧特性 特征，所以利用LCP對于諸如變抗器之類的可調諧器件的設計而言是不方便的。
[0007] 液晶（LC)顯示了常規液體以及固晶的特征和性質。例如，LC可像液體一樣流動， 但是其分子可以以類似于晶體的方式取向。與液晶聚合物（LCP)相反，液晶（LC)的相對介 電常數可受到例如施加于LC材料的電壓的影響。
[0008] 在現有技術[6]中，共面波導（CPW)已被加載分路LC變抗器。此類LC器件的調諧 速度受到其拓撲結構的影響。此類器件的已知缺點中的一個是CPW的高金屬損耗。另外， 由于CPW，變抗器用貼片被實現為橋接中心導體和接地平面的浮置電極。這導致此類人工傳 輸線的插入損耗高及調諧效率降低。
[0009] 同樣地在[7]中，通過使用平行板電容器拓撲結構來改善LC變抗器的調諧效率。 然而，在那里槽線被加載分路中的這些LC變抗器。事實上，加載微帶線導致更高的性能，因 為微帶線以系統固有的低損耗為特征。
[0010] 本發明的任務 因此，本發明的任務是減少根據現有技術的相移器件的缺點，并提供具有低響應時間 以及具有高性能的令人滿意的相移器件，其包括同時在緊湊方面及平面配置方面的兼備特 征。
【發明內容】
[0011] 本發明涉及由被電介質物質分離的信號電極和接地電極形成的相移器件，并且還 包括液晶材料，其特征在于，平面傳輸線的信號電極被劃分成多個片段，并且包括相鄰片段 的重疊區域，其被填充可調諧液晶材料，從而形成具有金屬-絕緣體-金屬型電容器的電介 質可調諧部件(變抗器)。
[0012] 傳輸線(微帶線）由兩個電極形成：信號電極和接地電極。電極的材料優選地是低 電阻RF電極材料，諸如Ag、Cu或Au。可以用具有類似導電性質的其它材料或合金。信號 電極沿著長度（即沿著傳播方向)被劃分成多個片段。這些片段例如被實現為在底部玻璃的 頂側上的頂側片段和頂部玻璃的底側上的底側片段。頂部玻璃和底部玻璃被堆疊，使得在 平面視圖中，即當垂直于信號傳播方向看時，形成連續信號電極。術語頂部玻璃和底部玻璃 不意味著不使用其它適當材料。另外，存在一些區段，其中信號電極的頂側片段和底側片段 重疊。至少，信號電極的頂側片段和相應的底側片段及兩個玻璃之間的這些重疊區域被填 充可調諧液晶材料。因此，每個重疊區域形成金屬-絕緣體-金屬型電容器。在這種情況 下，由于絕緣體是可調諧液晶材料，所以此區域形成電介質可調諧部件(變抗器)。此可調諧 部件使得能夠以非常緊湊的方式構造該相移器件。
[0013] 由于LC技術，變抗器對于高于5GHz的頻率、優選地高于10GHz的頻率而言與諸如 半導體之類的其它技術相比以低損耗為特征。另外，由于使用微帶線，所以相移器損耗將比 [6, 7]小得多。
[0014] 根據本發明的實施例，信號電極的多個片段被布置在相對于接地電極的兩個或更 多不同距離層級處。信號電極的多個片段在兩個不同層級處的布置允許此類器件被容易且 節省成本地制造，因為兩個不同層級可以在襯底層的兩個表面上。三個或更多不同的距離 層級允許復雜的配置和例如位于兩個相鄰距離層級之間的不同層的LC材料。
[0015] 可以將可調諧液晶材料布置為在兩個不同距離層級處布置的信號電極的多個片 段之間的單個且連續的層。該連續（即不中斷)層的邊界可以適應且局限于信號電極的形狀 和延伸部分，其被定義為多個片段的組成覆蓋。此連續層可以完全地覆蓋通常較大的接地 電極。對于許多應用而言，可以將連續層布置在電極或襯底層的兩個相鄰層之間，并且完全 填充那些電介質襯底層之間的腔體。這允許例如通過使用很好地確立的液晶顯示器技術來 快速且便宜地制造此類裝置。
[0016] 然而，為了節省可調諧液晶材料或允許單獨地控制可調諧液晶材料的受限空間區 域，可以將可調諧液晶材料布置在兩個不同距離層級處的信號電極的相鄰片段的重疊區域 之間的多個受限層區域。
[0017] 對于大多數應用而言，平行于傳播方向、例如線性地沿著射頻信號的傳播方向布 置信號電極的各片段是有利的，因為這防止任何中斷，導致較少的損耗。如果需要或可行的 話，將信號電極的各片段布置成直線。
[0018] 然而，對于沿著傳輸線要求許多變抗器的一些應用而言，可使傳輸線例如以N狀 或以螺旋形狀彎曲。這允許有比相移器件的物理尺寸長得多的傳輸線長度。
[0019] 沿著傳輸線的相移獨有地或者至少主要地由于可調諧變抗器引起，所述可調諧變 抗器是金屬-絕緣體-金屬電容器類型且沿著信號電極布置。信號電極的各片段的配置、 形狀和布置不應導致顯著地影響用于沿著傳輸線的信號傳播的時間延遲的諧振結構。
[0020] 根據本發明的實施例的相移器件可在于以下特征：信號電極被沿著傳輸線的長度 劃分成多個片段，由此，所述多個片段被交替地實現為不可調諧電介質襯底的頂側上的頂 側片段和底側上的底側片段，并且由此，在一些區段處，存在信號電極的頂側片段和相鄰底 側片段之間的重疊區域，并且由此，這些重疊區域被填充可調諧液晶材料，并且這些重疊區 域形成具有金屬一絕緣體一金屬型電容器的電介質可調諧部件(變抗器)。
[0021] 在示例性實施例中，選擇支撐信號電極的多個片段的不可調諧電介 質襯底為來自SchottAG的700Mm厚的浮法硼娃（borofloat)玻璃，其具有 €.:..;.:.:.兩:$:?且其損耗角正切在25°C下和1MHz下為。Q.Qoy?。使用LC混